مدتی است که تب استفاده از گاز نيتروژن ياهمان ازت خودمان به جای باد معمولي درتايرها در جامعه و به ويژه ميان جوانان بالا گرفته و شاهد اظهار نظرهای متفاوتی راجع به آن هستيم. در ابتدا لازم است توضيحاتي درباره تايرها ارائه شود تا به فهم بهتر مطلب كمك كند.
تايرها در حقيقت فنرهايي هستند که به چشم نمي آيند. تاير در عمل نوعي فنر هواست که تمامي وزن خودرو را تحمل كرده و در پايداري خودرو در جاده، مصرف سوخت و راحتي سرنشينان سهم بسزايي دارد. به طور کلي تايرها به عنوان یکي از اجزاي اصلي و موثر در خودرو محسوب شده و اندازه، ساختمان، ترکيب و تورم احتمالي آن ها در کيفيت رانندگي بسيار موثر است. با توجه به موارد ذكر شده نوع گازي که تاير با آن پر می شود نيز بسيار مهم است. جالب است بدانيد که عمده ترين کاربرد استفاده از نيتروژن در وسايل نقليه، مربوط به خودروهای نظامی و سنگين، هواپيماهای تجاری، خودروهای مسابقه اي و شاتل های فضايی است.
در اين مجال سعي شده است ضمن آشنايي مختصر با خواص اين گاز و قوانين ترمودينامیکي حاكم بر آن نسبت به مزايا و معايب استفاده از آن در تاير خودروها بپردازيم.
خواص فيزيکی و شيميايی عنصر ازت Nitrogen:
ازت يا نيتروژن عنصر شيميايی غير فلزی با الکترونگاتيويته 3 است که در جدول تناوبی با نشانه N مشخص می شود و دارای عدد اتمی 7 است که 78 درصد از ترکيبات اتمسفر اطراف ما را تشکيل می دهد. نيتروژن گازي بی رنگ، بی بو و در حالت عادی بی اثر و غير قابل اشتعال است. نقطه جوش آن 195 و نقطه ذوب آن 210 درجه سانتي گراد است. اين گاز تقريبا در همه ارگانيسم های حياتی و ترکيبات زيستی يافت می شود. همچنين ترکيبات نيتروژن در خوراکی ها، مواد آلی، کودها، مواد سمی و مواد منفجره نيز به وفور يافت می شود. اين گاز می تواند توسط واکنش آب و نيتريت آمونيوم توليد شود.
براي روشن شدن موضوع و پاسخ به اين پرسش که آيا استفاده از گاز نيروژن خالص به جاي هواي معمولي بهتر است يا خير، قوانين ترمودينامیکي مرتبط با حجم، دما و فشار گازها را با هم مرور كنيم.
1- قانون گيلوساك
طبق اين قانون در گاز هاي با حجم ثابت، دما با فشار رابطه ای مستقيم دارد، به گونه ای که اگر دما زياد شود، فشار هم زياد و اگر دما كم شود فشار نيز كم می شود. علت افزايش فشار با افزايش دما و كاهش آن به اين شرح است که وقتي دما افزايش می يابد، سرعت و در نهايت انرژي جنبشي ذرات گاز افزايش می يابد و همان طور که می دانيد فشار یک گاز نتيجه برخورد ذرات گاز با ديواره ظرف است بنابراين برخورد ذرات گاز با ديواره ظرف افزايش می يابد و در نهايت فشار نيز افزايش می يابد و بالعكس.
2- قانون شارل
حال اگر فشار گاز را ثابت فرض كنيم، حجم با دما رابطه ای مستقيم دارد، به گونه ای که اگر دما زياد شود حجم نيز افزايش و اگر دما كم شود حجم نيز كاهش می يابد. اين قانون را می توان در پديده طبيعي چنين بيان كرد که در تابستان که دماي هوا بالا می رود، حجم گاز درون تاير خودروها نيز افزايش می يابد و بالعكس در زمستان با كاهش دما، حجم گاز تاير خودروها كاهش می يابد و بايد بر باد آن بيفزاييم.
مزاياي استفاده از نيتروژن
امروزه در بيش تر نقاط جهان براي باد كردن تايرها به جاي هوا از گاز نيتروژن استفاده می كنند زيرا:
نيتروژن سبک تر از هواي معمولي است يعني استفاده از آن، موجب کاهشی در حدود چهار درصد از وزن هوای پر شده در تاير يا کم تر از 112 گرم در اغلب تايرها می شود. اين سبکی می تواند بر روی مصرف سوخت، موثر بوده و آن را كاهش دهد.
كاهش محسوس سر وصداي تز يينات داخلي خودرو مانند قاب ستون ها، داشبورد و... (چون گاز نيتروژن تراكم پذيرتر بوده و بسياري از ضربات كوچك وارده به سيستم تعليق خودرو توسط تايرها جذب می شود.)
نيتروژن، گرما را زودتر از دست می دهد و در فرآيند احتراق نيز شرکت نمی کند. در واقع می توان نتيجه گرفت که ترکيدگی تاير بر اثر افزايش دما يا انبساط گاز درون آن، کم تر اتفاق خواهد افتاد. به همين دليل باعث بالا رفتن عمر تاير از نظر سايش و فرسايش می شود. در خودروهای مسابقه يا خودروهايي که در شرايط سخت و به مدت طولاني در حركتند نيتروژن موجود از داغ شدن تايرها جلوگيري كرده و حتي در مسافت هاي طولاني تايرها را كاملا خنك نگه می دارد در نتيجه از نظر ايمنی نيز در سطح بالاتري نسبت به هواي معمولي قرار دارد. به دليل نرم شدن سيستم تعليق و جذب بخشي از ارتعاشات توسط تاير پر از نيتروژن رانندگان تجربه ترمز گيري مطلوب تري نيز خواهند داشت.
مولكول هاي نيتروژن از اكسيژن بزرگ ترند، بنابر اين راحت تر از هوا می توانند در داخل تاير حركت كرده و جريان يابند و خطر فرار مولکول های بزرگ تر از تاير و کاهش فشار باد آن کم تر است. بر اساس تجارب و مطالعات شرکت ميشلين، سرعت کاهش فشار نيتروژن نيز سه برابر کم تر از هوای معمولی است و به مرور زمان نيز از حجم آن كم نمي شود به همين دليل هواي گرم و سرد تاثير چنداني بر اين گاز نداشته و نياز به تنظيم دوره ای باد چرخ ها را كاهش می دهد.
قطعا در هنگام پنچرگيري و يا تعويض تايرها متوجه خيس بودن داخل آن ها شده ايد. هوای معمولی دارای 21 درصد اکسيژن، 78 درصد نيتروژن و یک درصد گازهايی هم چون ازن، آرگون و هيدروژن است که به واسطه وجود اکسيژن و در اثر حرارت، مقداري رطوبت نيز در داخل تاير ايجاد می شود. بنابر اين حذف اکسيژن موجب حذف رطوبت خواهد شد که موجب کاهش اثر خورندگی تايرها می شود. ضمنا به دليل کاهش ميزان حمله اكسيژن به سيم های فولادی تاير، افزايش عمر آن ها نيز محتمل است اين نقيصه نيز با استفاده از نيتروژن به جاي باد معمولي مرتفع می شود.
هزينه تزريق گاز نيتروژن در پنج حلقه تاير خودرو حدود پنج تا هشت هزار تومان است که در مقايسه با مزيت های آن بسيار ناچيز و قابل چشم پوشي است.
معايب و ملاحظات
هرچند کاهش مصرف سوخت، ايمنی بيشتر، سهولت استفاده از خودرو (به دليل عدم نياز به تکرار تنظيم باد تاير) و هم چنين دوام تاير خودرو از جمله مهم ترين مزايای استفاده از گاز نيتروژن است، در همين حال مسائلی هم چون كاهش فرمان پذيری يا هندلينگ، افزايش چسبندگی و نرمی بيش تر تاير (به دليل عدم واکنش احتمالی با سيم های فولادی) بخشي از مشكلاتي است كه غير قابل صرف نظر كردن است. از سوي ديگر، اطمينان از صحت و درصد خلوص گاز نيتروژن تزريق شده و نحوه تزريق آن (مکش کامل باد تاير و بعد، تزريق نيتروژن واقعی به آن) مسائل مهمی است که پس از انجام موارد ديگری برای کاهش مصرف سوخت و کارآيي بهتر خودرو هم چون انتخاب رينگ و تاير مناسب بايد در نظر گرفته شود.
اگر قصد داريد براي انجام اين كار به آپاراتي ها مراجعه كنيد، دقت كنيد که اولا توليد باد طبق آن چه در پي مي آيد بايد صرفا توسط دستگاه مخصوص توليد نيتروژن انجام شود، ثانيا درجه خلوص آن را از اپراتور مربوطه سوال و در صورت امكان روي دستگاه كنترل كنيد.
